101です。単振動の分野で保存則を使わないと解けない問題ってありますか？自分の書いたやり方で記述の時に注意した方がいい点とかありますか？

VI いろいろな運動 87 で点での速さを2つの方法で求め, mkdで表せ。 30" 滑らかな斜面上で、ばね定数の Pを結びつけ、自然長の位置で 与える振動の幅を求めよ。 エネル ものだ。 24 学 100 抜い 1. 点Aを重力の位置エネルギ ーの基準とする。 点Aと点口とで 0+0+(1+4)³ -m²+d+ 1+ 30 ++ 101. mx= 8k kld+ +d+mv²+ mgd A=√ k 4k X- つり合いの式mg を用いると 102 dが振幅になるから 11. 0+Ad-m² +0 Paax=dud 単振動の位置エネルギー N Kx²-(pSg)x 101 Ⅱの方法が速い。 CO-1 とおくと まず つり合い位置を調べる。 mg sin 30°-kl mg S 皿 0000000 0 中心 D Cと下のDとで を用いた力学的エネルギー保存則より (pSg) dmv²+(pSg)()* mp,SlpShを代入して、整理すると d 3g gd²-hv²++gd h 単振動の位置エネルギーの威力! 103 m mgmu √2k k (別解) 1の方法。 点Dを重力の位置 エネルギーの基準にすると, CとD で 1/12mv+mg(A+1)sin30+0 =0+0+1 (4+1) 11/21mw+1/23mg+1/21mal (1) 等温変化だからPV一定 P.SL=PS(L-x) (2) ピストンに働く力Fは F-PS-PS P-L-P =PS-PS PS PS X P.S 0 x |x|CLより FPSP2x よって、ピストンは単振動をする。 その =KA+KAI + kl² 周期では を代入すると T-2PL M ML -2x, "PS = box+mgsino m mysing) masino 103 NM = Bsinwt + Ccoswt (BCは任意定数) M=Bwcswt-cwsinwt x(0)=0 M(0) 2 Mo 1=- mgsino 13=Mo N 9 N 2 N +(1) mg mm 1 N 22 +

(2)の問題です。 解説は遠心力がはたらくと考えて解いているのですが、私は向心力が働くとみて解きました。しかし、答えは同じだったのでした。今回はたまたま答えが同じになっただけで、基本は遠心力がはたらくと考えた方がいいのでしょうか？ また、そうすると(3)も上手くいく(向心力... 続きを読む

30 43* 質量m の質点をつけた長さの糸 の端を点0にとめ、糸をぴんと張り 質点が点0と同じ高さの点Aにくる ようにした。 質点を静かに放すと, OA を含む鉛直面(紙面)内で運動する。 細 いなめらかな棒が点0から鉛直下方 1/2の距離にある点Pで,この鉛直面 0 Ao 1/2 00 P B と垂直に交わるように固定されている。重力加速度の大きさをgとす る。 (1)質点が点0の鉛直下方にある点Bを通過するときの速さvo を求め よ。 (2)質点が点Bを通過する直前の糸の張力T, と, 通過した直後の張力 T2 を求めよ。 (3) 質点が点Cにきたとき,糸がゆるみ始めた。 その時の速さを求 めよ。 また, PC が水平となす角を0 として sin0 の値を求めよ。 (4)その後,質点は点Cからどれだけの高さまで上がるか。 0 0 (5)点Aで質点に鉛直下向きの初速を与えれば,質点は点に達する。 必要な初速u を求めよ。 (名古屋大 + 神戸大)

（2）分母にREと書かない理由を教えて欲しいです🙏

基本例題 80 電池から供給される電力 412,413,414,415 解説動画 右の図は,起電力E,内部抵抗の直流電源に,可変抵抗器(抵抗値尺は 自由に変えられる) をつないだ回路を示している。 R (1) 可変抵抗器を流れる電流I を求めよ。 (2) 可変抵抗器に加わる電圧Vを求めよ。 (3) 全回路で消費される電力Po を E, r, R で表せ。 (4) 可変抵抗器で消費される電力P, を E, r, Rで表せ。 (5) P, の最大値を求めよ。 また, そのときのRを求めよ。 (6) Po-P1 は何を意味するか, 15字以内で説明せよ。 指針 キルヒホッフの法則Ⅱ E=RI+rI, 電圧降下 V=RI,電力 P=IV=IR などの式を用いる。 H E r P₁=I2R R 解答 (1) キルヒホッフの法則Ⅱより とき, P1は最大と なり,最大値は I E=RI+rI Ir E2 E よって I = 4r r E R+r (2) オームの法則 「V=RI」 より Po=IE R V=RI=- -E R+r (3) 電力の式 「P=IV」 より Po=IE= E2 R+r (4) 電力の式 「P=I2R」より P=12R= E 2 P.-FR=(R+TR 2 E (5) (4) 29 P.-(+)-(R) より Pi= E2 = R+r, R= EVR\2 E2 (√R+r/√R)2 (√R-r/√R)2+4r よって、R=J,すなわち,R=r の /R 別解 (4) の式をRに関する2次方程式に 変形して PR2+(2Pr-E2)R+Pir2=0 Rは実数であるから, 判別式Dは D=(2P-E2)2-4PixPre [土]=E2(E2-4Pir) ≧ 0 E2 E2 ゆえに P's EP」の最大値 4r のとき(4) より R=r (6)E=RI+rI より IE=I2R+I'r よって Po=P+fr すなわち Po-P=Ir Po-P1 は 内部抵抗で消費される電力。

解説お願い致します🙇🏻‍♀️

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図のように、平行な2本の導線に強い電流が流れて いる。 導線Aに,図の矢印の向きに電流が流れている とき、次の文の }の①のア~エ, ②のオ・カから 正しい向きをそれぞれ選び, 記号で答えなさい。 H. 電流の向き アートウ イ カ オ 導線Aに流れる電流によって生じ, 導線Bを流れる 電流が力を受ける磁界の向きは,① { ア, イ, ウエ} で,この磁界により導線Bがアの向きに力を受けるとき, 導線Bに A 1の答え Bえ は,② { オカの向きに電流が流れている。 ①

赤い線？のところがわからなくて理解力なくてわかりやすくどういうことなのか教えて欲しいです😭😭

108 音源が斜めに動くドップラー効果 [難易度] 図のように,観測者が点0に静止してい て, 音源が一定速度 u [m/s] で点Aから点 Bに向かって運動している。 点Aと点Bの 間を運動している微小時間⊿t 〔s] の間だけ, 音源はf [Hz] の音波を発する。 ∠OAB = 0, 音速をV [m/s] (u <V) として,次の問い に答えよ。 Au B (1) OB間の距離はいくらか。 ただし, OA = l [m] として, ut lに比べて十 分に小さく, uДt は 0 とみなしてよいものとする。 また, 必要があれば, l |x|《1のとき√1+x=1+号を用いてもよい。 (2)点O で音波が観測されている時間はいくらか。 (3)点0で観測される音波の振動数はいくらか。

99です。黄色線はどうやって出ましたか？教えてください。

黄色線なのですが、ここでの保存則とは運動量保存則ですか？またQ上の人とは相対速度を考えるときに意識するだけで他にもQについて考えなければならないこととかあるのですか?黄色線の文全体の解説をいただけると嬉しいです。衝突後の速度差=-e*(衝突前の速度差)、これは運動量保存則で... 続きを読む

(1)e=0 (2)e= e=1/2 79 なめらかな床上に, 質量Mの板が, ばね定数k 一のばねで結ばれて置かれている。質量m ( <M/2) の物体が速さで板に当たるとき, ばねの縮みの 最大値はいくらか。衝突は瞬間的とする。 64 力学 ヨット 等質量の弾性衝突では,速度が入れ替わる。 78の答えが出たら,M=mとしてみると分 かる。たとえば,Qがはじめ静止していると, 衝突してきたPが止まり, Q が で動き出 すことになる。 ↓ 伴うことが運動量保存則、御父 ← 非弾性力学的エネルギー弾性復、分裂(大事なし 分裂(あり) 解 (1) P がばねを押し縮めると同時に,Qは ばねに押されて動き出す。 ばねが最も縮 VI 運動量 65 (止まった) んだときとは, Q から見て接近してくる Pが一瞬静止したときでもある。 相対速度 0 つまり、相対速度が0となるときだ。 し たがって,このときQの速度もである。 Qから見た Pの運動 P.Qの速度は同じ M. m Vo Imam 運動量保存則より mv=mv+Mv m v= m+Mvo の場合について求めよ。 トク 2物体が動いているとき, "最もは相対速度に着目 保存則の威力 しかし、保存則は運動方程式を超えた力を秘めている。 たとえば, 滑らかな 力学的エネルギー保存則, 運動量保存則とも運動方程式に立脚している。 (2) 力学的エネルギー保存則より りっきゃく 11/11/12m+1/+12 -kl² 2 一体となっては、e=1. . l=vok(m+M) mM 曲面をすべり降りたときの物体の速さや, 衝突の問題では運動方程式を用い ても事実上解けない。ただ,保存則には適用条件があることは常に意識して おかねばならない。 摩擦抵抗なし(保存力以外の力の仕事= 0) 力学的エネルギー保存則 衝突・分裂(物体系について外力=0) 運動量保存則 力学的エネルギー保存則は仕事を, 運動量保存則は力を条件にしていると いう違いがある。 両者はまったく独立な法則であるが, 両立することもあり、 連立的に解くタイプは概して難問となる。 が, パターンを心得ていれば, 取 扱いはむしろ一本調子だ。 猛犬を手なずけて忠犬としてしまおう。 EX 滑らかな水平面上に質量Mの球Qがばね定 P 数kのばねを付けられた状態で置かれている。 左から質量mの球Pが速度v で進んできた。 Vo m k Q mmmM (1) ばねが最も縮んだときのPの速度vを求めよ。 (2) ばねの縮みの最大値を求めよ。 (3)やがてPはばねから離れた。 Pの速度を求めよ。 ちょっと一言 ここでQ上の人に保存則まで用いさせてはいけない。 保存則や 運動方程式は静止系 (あるいは慣性系)で用いるべきもの。 ただし,次章で扱う慣性力の効果まで考慮すれば, 加速度系で用 いることもできる。 (3) Qの速度をひとすると 運動量保存則より mv=mu+MU ....・・・① ばねは自然長に戻っているから, 力学的エネルギー保存則より 1/12mo=1/2mu2+1/2MU2 "= Uを消去して整理すると ......② (m+M)u2-2mvou+(m-M)vo2 = 0 2次方程式の解の公式より m±M u= Vo .. u=. m-M m+M m+M u=vo とすると, ① より U=0 となって不適 (ばねに押されたQは右へ動 いているはず) High (3) は P, Qがばねを介して緩やかな衝突をした後と見てもよい。 エネル ギーを失わない弾性衝突だから, e=1の式 u-U(vo-0) を②の 代わりに用いるとずっと速く解ける。

(1)はなんで10^-3をかけているのでしょうか？ (1)の式と、N=nNaの関係式を代入して、の後からもわからないので説明お願いします。

リードC 基本例題 20 気体分子の運動 122,123 解説動画 質量mの気体分子N個が体積Vの容器内にあって、 気体の圧力がかであ Nmv2 るとき、 気体分子の速さの2乗の平均を とすると,p= が成りたつ。 3V (1) 気体分子の質量m (kg単位) を, 分子量 Mo, アボガドロ定数N』 で表せ。 (2)状態方程式を用いて、二乗平均速度を Mo, 温度T,気体定数R で表せ。 (3) 分子量2の水素と分子量32の酸素の混合気体がある。 その温度が一様であると すると, 水素分子の二乗平均速度は酸素分子の二乗平均速度の何倍であるか。 脂酬 (1) 分子量 M。 は 1mol当たりの分子の質量(g単位) を表す。 (1) 1mol (N個) の気体分子の質量は Mox10mN (単位はkg) よってm= Mox10-3 NA (2) 気体の物質量をn [mol] とする。 状態方程式 「pV=nRT」 を用いて 問題文の式を変形すると NA (1) の式と, N = nN』 の関係式を代入して 3nRT 3RT = 3RT Mox10-3 na Mo×10-3M×10-3 よって= (3)が一定のときは に比例する。 Mo pV= Nmv2 3 =nRT よって J3nRT Nm 基本 2 水素は酸素に対してMが 倍で 32 16 あるから、√は1/16 =4倍 125 動画

19の問題です。なぜfが小さくなるとλが大きくなるって情報だけでλ‘/4=0.5+29.5と表わせるのですか？

32 波動 あと 1×5-1 114 波動 るから2度目は次図aのようになる。 15cm a 4 図b (2)基本振動になると121=1 ①,②より A'-3A において,一定で入を3倍にす るには,vMg/p を3倍にすればよい。 よって, Mは9倍の 9M (3) 一定で,振動数f" が小さくなる から, 波長入” が長くなる。 すると次の 15=4×3 より A-20cm V 340 0.2 -1700 Hz 共振は腹が2つになるはず。 =(2/2)×2 より =0.2mと単位を直すことを忘れない ように。 レ v=f"A" と, はじめのv=fx より 次の共鳴は図bのようになる。 154×5 より '=12cm 2833Hz 340 = 0.12 (別解)は3倍振動数, 'は5倍振動 数だから f'==×17002833 Hz 19 V=Sにおい て, Vが一定でを 小さくするのだから、 えが大きくなる。 し たがって, 次に起こ 29.5 cm. =0.5cm る共鳴は図のように 21 まず, 弦の振動について なる。 波長を とすると √=52,1 (46) 40.52.5 ..=120 cm 4 求める振動数f'は '=Y=342285Hz 21.2 (別解) 管の長さを一定にしたから, p114 の解の図は3倍振動に, 上図は 基本振動にあたる。 855 =285 Hz 開口端補正 4 まで含めたものが管の 長さだとみなすと, p113の「知って おくとトク」 が活きる。 20 V=fiにおいて,Vは一定でfを 増すから、入が減少していく。 すると, まずは最も波長の長い基本振動で共鳴す A B EX 細長い管の中にピストンが入れてある。 音さ を管口Aの近くで鳴らしながらピストンをA から右に引いていくと, はじめAから9.5cm の位置 B で, 次に29.5cmの位置Cで共鳴し (2)音さの振動数は何Hz か。 た。 音速を342m/s とする。 (1) 音波の波長入は何mか。 (3)開口端補正 山 は何cm か。(4) 空気の密度変化が最大の所はどこか。 解 閉管だが, 管の長さが変わっていく。 一方, 波長は一定である (f, Vが一 定だから)。 前ページの解説とは少し異 なる状況だ。 (1) 位置 Cでの定常波は図のようになり =29.5-9.5=20 BC= == ...入=40cm=0.4m (2) 音波と音さの振動数は一致するので V 342 29.5 振動数 は一致 9.5 T 2/2 B 4 開口端補正 4 弦と違って、 音さの 向きは関係しない 気柱もこので共鳴する。 最も短い管は 基本振動のときで,音波の波長をと すると v=fX', x=L V=S.AL AL 21 V p Vē LVS 22 開管では,管の長さが入/2長くなる ごとに共鳴が起こるから (閉管も同様), 19 4=20-15 ∴. 入 =10cm 2 もちろん、 その背景にはVとが一定だ (3)図より 41=4-9.5=10-9.5=0.5cm f=- -=855Hz 10.4 2 トンを引くごとに共鳴が起こっていく。 このように開口端補正があるため実験では必ず2度共鳴させる。 その後はピス 節 節 節 (4) 密度変化最大(圧力変化最大) は節の位置だ から, 位置BとC 定常波の波形は半周期ごとに図a, bのよ うに入れ替わる。 節の位置では密になったり 図a 疎になったり密度や圧力が大きく変わる。 こ れに対し腹の位置では, 変位は大きいものの, 密度変化や圧力変化はないことも知っておく とよい。 疎東 疎 図 b 矢印は変位の向き EXで,ピストンをCの位置に固定し, 音さを振動数のより低いものと取り 替える。 管と共鳴する音さの振動数はいくらか。